Чувствительность космического телескопа Джеймса Уэбба в ближнем и среднем инфракрасном диапазоне помогает ученым изучать верхние слои атмосферы Юпитера. Эта область представляет большой интерес, поскольку является реальным связующим звеном между магнитным полем планеты и находящейся под ним атмосферой. Здесь, например, можно наблюдать световые шоу полярных сиянии.
Вблизи экватора верхние слои атмосферы Юпитера подвергаются воздействию поступающего солнечного света, который, несмотря на то, что составляет всего 4 процента от того, что получает Земля, оказывается гораздо менее однородным, чем ожидалось. Это показали ученые, которые с помощью прибора ближнего инфракрасного спектрографа (NIRSpec) аппарата «Джеймс Уэбб» наблюдали за областью над легендарным Большим красным пятном, получив данные с беспрецедентной детализацией.
Они обнаружили множество сложных структур и невиданных ранее особенностей, свидетельствующих о том, что атмосфера планеты над и вокруг этого знаменитого шторма удивительно интересна и активна.
Большое красное пятно, каким мы его еще никогда не видели
Большое красное пятно Юпитера — это огромная антициклоническая буря в верхних слоях атмосферы газового гиганта. Видимое как красное овальное пятно, оно, по оценкам, активно уже не менее 350 лет, а его ширина составляет около 16 000 км, что достаточно для того, чтобы вместить три Земли. Ветры внутри него могут достигать скорости около 432 км/ч.
Наблюдения NIRSpec за этим штормом относятся к июлю 2022 года и, таким образом, являются частью первых данных, собранных «Джеймсом Уэббом» в рамках программы Early Release Science телескопа. Они показывают инфракрасное излучение, испускаемое молекулами водорода в ионосфере Юпитера, которая находится на высоте более 300 километров над грозовыми облаками, где солнечный свет ионизирует водород и стимулирует инфракрасное излучение.
На изображении ниже, полученном с помощью данных ближнего инфракрасного диапазона NIRSpec, более красные цвета показывают излучение водорода с этих больших высот в ионосфере планеты. Голубые цвета, напротив, показывают инфракрасное излучение с более низких высот, включая верхушки облаков в атмосфере и заметное Большое красное пятно.
Изображение небольшой области верхней атмосферы Юпитера, где сосредоточен огромный шторм овальной формы, прозванный Большим красным пятном, полученное с помощью данных прибора NIRSpec аппарата «Джеймс Уэбб».
Гораздо сложнее, чем ожидалось
Используя возможности интегрального полевого блока прибора, ученые обнаружили, что верхние слои атмосферы в этой области имеют множество сложных структур, включая темные дуги и яркие пятна, по всему полю зрения. И хотя свет, излучаемый этим регионом, обусловлен солнечным светом, команда предполагает, что должен существовать и другой механизм, изменяющий форму и структуру верхней атмосферы.
«Один из способов изменения этой структуры — гравитационные волны, похожие на волны, бьющиеся на пляже и создающие рябь на песке«, — объясняет Хенрик Мелин из Университета Лестера, руководитель исследования. «Эти волны генерируются глубоко в турбулентной нижней атмосфере, вокруг Большого красного пятна, и могут распространяться на высоте, изменяя структуру и излучение верхней атмосферы«.
Команда поясняет, что эти атмосферные волны иногда можно наблюдать и на Земле, однако они гораздо слабее тех, что наблюдаются на Юпитере с помощью «Уэбба».
Будущее с JUICE
Исследователи надеются в будущем провести дальнейшие наблюдения за этими сложными волновыми узорами с помощью «Уэбба», чтобы изучить, как гравитационные волны перемещаются в верхних слоях атмосферы планеты. А также улучшить наше понимание энергетического баланса этого региона и его эволюции.
Эти результаты также могут представлять интерес для наблюдений, которые проведет зонд ЕКА JUICE (JUpiter ICy moons Explorer), запущенный 14 апреля 2023 года. JUICE проведет детальные наблюдения Юпитера и трех его крупных океанических спутников — Ганимеда, Каллисто и Европы — с помощью набора инструментов дистанционного зондирования, геофизических приборов и приборов in situ. Помимо прочего, миссия позволит глубоко изучить сложную окружающую среду Юпитера.
Со статьей, опубликованной в журнале Nature Astronomy, можно ознакомиться здесь.
